巧用Android多進程，微信，微博等主流App都在用

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文章目錄

前言

為什麼要使用多進程？

為什麼需要「跨進程通訊」？

跨進程通訊的方式有哪些？

使用AIDL實現一個多進程消息推送

實現思路

例子具體實現

知其然，知其所以然。

跨進程的回調介面

DeathRecipient

許可權驗證

根據不同進程，做不同的初始化工作

總結

結語

1

前言

對於進程的概念，來到這裡的都是編程修仙之人，就不再啰嗦了，相信大家倒著、跳著、躺著、各種姿勢都能背出來。

2

為什麼要使用多進程？

相信很多同學在實際開發中，基本都不會去給app劃分進程，而且，在Android中使用多進程，還可能需要編寫額外的進程通訊代碼，還可能帶來額外的Bug，這無疑加大了開發的工作量，在很多創業公司中工期也不允許，這導致了整個app都在一個進程中。

整個app都在一個進程有什麼弊端？

在Android中，虛擬機分配給各個進程的運行內存是有限制值的（這個值可以是32M，48M，64M等，根據機型而定），試想一下，如果在app中，增加了一個很常用的圖片選擇模塊用於上傳圖片或者頭像，載入大量Bitmap會使app的內存佔用迅速增加，如果你還把查看過的圖片緩存在了內存中，那麼OOM的風險將會大大增加，如果此時還需要使用WebView載入一波網頁，我就問你怕不怕！

微信，微博等主流app是如何解決這些問題的？

進入adb shell後，使用 「ps grep 條目名稱」 可以過濾出想要查看的進程。

可見，合理使用多進程不僅僅是有多大好處的問題，我個人認為而且是很有必要的。

所以說，我們最好還是根據自身情況，考慮一下是否需要拆分進程。這也是本文的初衷：給大家提供一個多進程的參考思路，在遇到上述問題和場景的時候，可以考慮用多進程的方法來解決問題，又或者，在面試的時候，跟面試官聊到這方面的知識時候也不至於尷尬。

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為什麼需要「跨進程通訊」？

Android的進程與進程之間通訊，有些不需要我們額外編寫通訊代碼，例如：把選擇圖片模塊放到獨立的進程，我們仍可以使用startActivityForResult方法，將選中的圖片放到Bundle中，使用Intent傳遞即可。（看到這裡，你還不打算把你項目的圖片選擇弄到獨立進程么？）

但是對於把「消息推送Service」放到獨立的進程，這個業務就稍微複雜點了，這個時候可能會發生Activity跟Service傳遞對象，調用Service方法等一系列複雜操作。

由於各個進程運行在相對獨立的內存空間，所以它們是不能直接通訊的，因為程序里的變數、對象等初始化後都是具有內存地址的，舉個簡單的例子，讀取一個變數的值，本質是找到變數的內存地址，取出存放的值。不同的進程，運行在相互獨立的內存（其實就可以理解為兩個不同的應用程序），顯然不能直接得知對方變數、對象的內存地址，這樣的話也自然不能訪問對方的變數，對象等。此時兩個進程進行交互，就需要使用跨進程通訊的方式去實現。簡單說，跨進程通訊就是一種讓進程與進程之間可以進行交互的技術。

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跨進程通訊的方式有哪些？

四大組件間傳遞Bundle;

使用文件共享方式，多進程讀寫一個相同的文件，獲取文件內容進行交互；

使用Messenger，一種輕量級的跨進程通訊方案，底層使用AIDL實現（實現比較簡單，博主開始本文前也想了一下是否要說一下這個東西，最後還是覺得沒有這個必要，Google一下就能解決的問題，就不啰嗦了）；

使用AIDL(Android Interface Definition Language)，Android介面定義語言，用於定義跨進程通訊的介面；

使用ContentProvider，常用於多進程共享數據，比如系統的相冊，音樂等，我們也可以通過ContentProvider訪問到；

使用Socket傳輸數據。

接下來本文將重點介紹使用AIDL進行多進程通訊，因為AIDL是Android提供給我們的標準跨進程通訊API，非常靈活且強大（貌似面試也經常會問到，但是真正用到的也不多…）。上面所說的Messenger也是使用AIDL實現的一種跨進程方式，Messenger顧名思義，就像是一種串列的消息機制，它是一種輕量級的IPC方案，可以在不同進程中傳遞Message對象，我們在Message中放入需要傳遞的數據即可輕鬆實現進程間通訊。但是當我們需要調用服務端方法，或者存在並發請求，那麼Messenger就不合適了。而四大組件傳遞Bundle，這個就不需要解釋了，把需要傳遞的數據，用Intent封裝起來傳遞即可，其它方式不在本文的討論範圍。

下面開始對AIDL的講解，各位道友準備好渡劫了嗎？

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使用AIDL實現一個多進程消息推送

像圖片選擇這樣的多進程需求，可能並不需要我們額外編寫進程通訊的代碼，使用四大組件傳輸Bundle就行了，但是像推送服務這種需求，進程與進程之間需要高度的交互，此時就繞不過進程通訊這一步了。

下面我們就用即時聊天軟體為例，手動去實現一個多進程的推送例子，具體需求如下：

UI和消息推送的Service分兩個進程；

UI進程用於展示具體的消息數據，把用戶發送的消息，傳遞到消息Service，然後發送到遠程伺服器；

Service負責收發消息，並和遠程伺服器保持長連接，UI進程可通過Service發送消息到遠程伺服器，Service收到遠程伺服器消息通知UI進程；

即使UI進程退出了，Service仍需要保持運行，收取伺服器消息。

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實現思路

先來整理一下實現思路：

創建UI進程（下文統稱為客戶端）；

創建消息Service（下文統稱為服務端）；

把服務端配置到獨立的進程(AndroidManifest.xml中指定process標籤）；

客戶端和服務端進行綁定（bindService）；

讓客戶端和服務端具備交互的能力。(AIDL使用）；

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例子具體實現

為了閱讀方便，下文中代碼將省略非重點部分，可以把本文完整代碼Clone到本地再看文章：

https://github.com/V1sk/AIDL

Step0. AIDL調用流程概覽

開始之前，我們先來概括一下使用AIDL進行多進程調用的整個流程：

客戶端使用bindService方法綁定服務端；

服務端在onBind方法返回Binder對象；

客戶端拿到服務端返回的Binder對象進行跨進程方法調用；

整個AIDL調用過程概括起來就以上3個步驟，下文中我們使用上面描述的例子，來逐步分解這些步驟，並講述其中的細節。

Step1.客戶端使用bindService方法綁定服務端

1.1 創建客戶端和服務端，把服務端配置到另外的進程

上面描述的客戶端、服務端、以及把服務端配置到另外進程，體現在AndroidManifest.xml中，如下所示：

1.2 綁定MessageService到MainActivity

創建MessageService：

此時的MessageService就是剛創建的模樣，onBind中返回了null，下一步中我們將返回一個可操作的對象給客戶端。

客戶端MainActivity調用bindService方法綁定MessageService

這一步其實是屬於Service組件相關的知識，在這裡就比較簡單地說一下，啟動服務可以通過以下兩種方式：

使用bindService方法 -> bindService(Intent service, ServiceConnection conn, int flags)；

使用startService方法 -> startService(Intent service);

bindService & startService區別：

使用bindService方式，多個Client可以同時bind一個Service，但是當所有Client unbind後，Service會退出，通常情況下，如果希望和Service交互，一般使用bindService方法，使用onServiceConnected中的IBinder對象可以和Service進行交互，不需要和Service交互的情況下，使用startService方法即可。

正如上面所說，我們是要和Service交互的，所以我們需要使用bindService方法，但是我們希望unbind後Service仍保持運行，這樣的情況下，可以同時調用bindService和startService（比如像本例子中的消息服務，退出UI進程，Service仍需要接收到消息），代碼如下：

Stpe2.服務端在onBind方法返回Binder對象

2.1 首先，什麼是Binder?

要說Binder，首先要說一下IBinder這個介面，IBinder是遠程對象的基礎介面，輕量級的遠程過程調用機制的核心部分，該介面描述了與遠程對象交互的抽象協議，而Binder實現了IBinder介面，簡單說，Binder就是Android SDK中內置的一個多進程通訊實現類，在使用的時候，我們不用也不要去實現IBinder，而是繼承Binder這個類即可實現多進程通訊。

2.2 其次，這個需要在onBind方法返回的Binder對象從何而來？

在這裡就要引出本文中的主題了——AIDL

多進程中使用的Binder對象，一般通過我們定義好的 .adil 介面文件自動生成，當然你可以走野路子，直接手動編寫這個跨進程通訊所需的Binder類，其本質無非就是一個繼承了Binder的類，鑒於野路子走起來麻煩，而且都是重複步驟的工作，Google提供了 AIDL 介面來幫我們自動生成Binder這條正路，下文中我們圍繞 AIDL 這條正路繼續展開討論（可不能把人給帶偏了是吧）

2.3 定義AIDL介面

很明顯，接下來我們需要搞一波上面說的Binder，讓客戶端可以調用到服務端的方法，而這個Binder又是通過AIDL介面自動生成，那我們就先從AIDL搞起，搞之前先看看注意事項，以免出事故：

AIDL支持的數據類型：

Java 編程語言中的所有基本數據類型（如 int、long、char、boolean 等等）

String和CharSequence

Parcelable：實現了Parcelable介面的對象

List：其中的元素需要被AIDL支持，另一端實際接收的具體類始終是 ArrayList，但生成的方法使用的是 List 介面

Map：其中的元素需要被AIDL支持，包括 key 和 value，另一端實際接收的具體類始終是 HashMap，但生成的方法使用的是 Map 介面

其他注意事項：

在AIDL中傳遞的對象，必須實現Parcelable序列化介面；

在AIDL中傳遞的對象，需要在類文件相同路徑下，創建同名、但是後綴為.aidl的文件，並在文件中使用parcelable關鍵字聲明這個類；

跟普通介面的區別：只能聲明方法，不能聲明變數；

所有非基礎數據類型參數都需要標出數據走向的方向標記。可以是 in、out 或 inout，基礎數據類型默認只能是 in，不能是其他方向。

下面繼續我們的例子，開始對AIDL的講解~

2.4 創建一個AIDL介面，介面中提供發送消息的方法（Android Studio創建AIDL：項目右鍵 -> New -> AIDL -> AIDL File），代碼如下：

一個比較尷尬的事情，看了很多文章，從來沒有一篇能說清楚in、out、inout這三個參數方向的意義，後來在stackoverflow上找到能理解答案（https://stackoverflow.com/questions/4700225/in-out-inout-in-a-aidl-interface-parameter-value），我翻譯一下大概意思：

被「in」標記的參數，就是接收實際數據的參數，這個跟我們普通參數傳遞一樣的含義。在AIDL中，「out」 指定了一個僅用於輸出的參數，換而言之，這個參數不關心調用方傳遞了什麼數據過來，但是這個參數的值可以在方法被調用後填充（無論調用方傳遞了什麼值過來，在方法執行的時候，這個參數的初始值總是空的），這就是「out」的含義，僅用於輸出。而「inout」顯然就是「in」和「out」的合體了，輸入和輸出的參數。區分「in」、「out」有什麼用？這是非常重要的，因為每個參數的內容必須編組（序列化，傳輸，接收和反序列化）。in/out標籤允許Binder跳過編組步驟以獲得更好的性能。

上述的MessageModel為消息的實體類，該類在AIDL中傳遞，實現了Parcelable序列化介面，代碼如下：

手動實現Parcelable介面比較麻煩，安利一款AS自動生成插件android-parcelable-intellij-plugin

創建完MessageModel這個實體類，別忘了還有一件事要做：」在AIDL中傳遞的對象，需要在類文件相同路徑下，創建同名、但是後綴為.aidl的文件，並在文件中使用parcelable關鍵字聲明這個類「。代碼如下：

對於沒有接觸過aidl的同學，光說就能讓人懵逼，來看看此時的項目結構壓壓驚：

我們剛剛新增的3個文件：

MessageSender.aidl -> 定義了發送消息的方法，會自動生成名為MessageSender.Stub的Binder類，在服務端實現，返回給客戶端調用

MessageModel.java -> 消息實體類，由客戶端傳遞到服務端，實現了Parcelable序列化

MessageModel.aidl -> 聲明了MessageModel可在AIDL中傳遞，放在跟MessageModel.java相同的包路徑下

OK，相信此時懵逼已解除~

2.5 在服務端創建MessageSender.aidl這個AIDL介面自動生成的Binder對象，並返回給客戶端調用，服務端MessageService代碼如下：

MessageSender.Stub是Android Studio根據我們MessageSender.aidl文件自動生成的Binder對象（至於是怎樣生成的，下文會有答案），我們需要把這個Binder對象返回給客戶端。

2.6 客戶端拿到Binder對象後調用遠程方法

調用步驟如下：

在客戶端的onServiceConnected方法中，拿到服務端返回的Binder對象；

使用MessageSender.Stub.asInterface方法，取得MessageSender.aidl對應的操作介面；

取得MessageSender對象後，像普通介面一樣調用方法即可。

此時客戶端代碼如下：

在客戶端中我們調用了MessageSender的sendMessage方法，向服務端發送了一條消息，並把生成的MessageModel對象作為參數傳遞到了服務端，最終服務端列印的結果如下：

這裡有兩點要說：

服務端已經接收到客戶端發送過來的消息，並正確列印；

服務端和客戶端區分兩個進程，PID不一樣，進程名也不一樣；

到這裡，我們已經完成了最基本的使用AIDL進行跨進程方法調用，也是Step.0的整個細化過程，可以再回顧一下Step.0，既然已經學會使用了，接下來…全劇終。。。

如果寫到這裡全劇終，那跟鹹魚有什麼區別…

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知其然，知其所以然。

我們通過上述的調用流程，看看從客戶端到服務端，都經歷了些什麼事，看看Binder的上層是如何工作的，至於Binder的底層，這是一個非常複雜的話題，本文不深究。（如果看到這裡你又想問什麼是Binder的話，請手動倒帶往上看…）

我們先來回顧一下從客戶端發起的調用流程：

MessageSender messageSender = MessageSender.Stub.asInterface(service);

messageSender.sendMessage(messageModel);

拋開其它無關代碼，客戶端調跨進程方法就這兩個步驟，而這兩個步驟都封裝在 MessageSender.aidl 最終生成的 MessageSender.java 源碼（具體路徑為：build目錄下某個子目錄，自己找，不爽你來打我啊 ）

請看下方代碼和注釋，前方高能預警…

只看代碼的話，可能會有點懵逼，相信結合代碼再看下方的流程圖會更好理解：

從客戶端的sendMessage開始，整個AIDL的調用過程如上圖所示，asInterface方法，將會判斷onBind方法返回的Binder是否存處於同一進程，在同一進程中，則進行常規的方法調用，若處於不同進程，整個數據傳遞的過程則需要通過Binder底層去進行編組（序列化，傳輸，接收和反序列化），得到最終的數據後再進行常規的方法調用。

敲黑板：對象跨進程傳輸的本質就是 序列化，傳輸，接收和反序列化 這樣一個過程，這也是為什麼跨進程傳輸的對象必須實現Parcelable介面

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跨進程的回調介面

在上面我們已經實現了從客戶端發送消息到跨進程服務端的功能，接下來我們還需要將服務端接收到的遠程伺服器消息，傳遞到客戶端。有同學估計會說：「這不就是一個回調介面的事情嘛」，設置回調介面思路是對的，但是在這裡使用的回調介面有點不一樣，在AIDL中傳遞的介面，不能是普通的介面，只能是AIDL介面，所以我們需要新建一個AIDL介面傳到服務端，作為回調介面。

新建消息收取的AIDL介面MessageReceiver.aidl：

接下來我們把回調介面註冊到服務端去，修改我們的MessageSender.aidl:

以上就是我們最終修改好的aidl介面，接下來我們需要做出對應的變更：

在服務端中增加MessageSender的註冊和反註冊介面的方法；

在客戶端中實現MessageReceiver介面，並通過MessageSender註冊到服務端。

客戶端變更，修改MainActivity：

客戶端主要有3個變更：

增加了messageReceiver對象，用於監聽服務端的消息通知；

onServiceConnected方法中，把messageReceiver註冊到Service中去；

onDestroy時候解除messageReceiver的註冊。

下面對服務端MessageServie進行變更：

服務端主要變更：

MessageSender.Stub實現了註冊和反註冊回調介面的方法；

增加了RemoteCallbackList來管理AIDL遠程介面；

FakeTCPTask模擬了長連接通知客戶端有新消息到達。（這裡的長連接可以是XMPP，Mina，Mars，Netty等，這裡弄個假的意思意思，有時間的話咱開個帖子聊聊XMPP）

這裡還有一個需要講一下的，就是RemoteCallbackList，為什麼要用RemoteCallbackList，普通ArrayList不行嗎？當然不行，不然幹嘛又整一個RemoteCallbackList ，registerReceiveListener 和 unregisterReceiveListener在客戶端傳輸過來的對象，經過Binder處理，在服務端接收到的時候其實是一個新的對象，這樣導致在 unregisterReceiveListener 的時候，普通的ArrayList是無法找到在 registerReceiveListener 時候添加到List的那個對象的，但是它們底層使用的Binder對象是同一個，RemoteCallbackList利用這個特性做到了可以找到同一個對象，這樣我們就可以順利反註冊客戶端傳遞過來的介面對象了。RemoteCallbackList在客戶端進程終止後，它能自動移除客戶端所註冊的listener，它內部還實現了線程同步，所以我們在註冊和反註冊都不需要考慮線程同步，的確是個666的類。（至於使用ArrayList的幺蛾子現象，大家可以自己試試，篇幅問題，這裡就不演示了）

到此，服務端通知客戶端相關的代碼也寫完了，運行結果無非就是正確列印就不貼圖了，可以自己Run一下，列印的時候注意去選擇不同的進程，不然瞪壞屏幕也沒有日誌。

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DeathRecipient

你以為這樣就完了？too young too simple…

不知道你有沒有感覺到，兩個進程交互總是覺得缺乏那麼一點安全感…比如說服務端進程Crash了，而客戶端進程想要調用服務端方法，這樣就調用不到了。此時我們可以給Binder設置一個DeathRecipient對象，當Binder意外掛了的時候，我們可以在DeathRecipient介面的回調方法中收到通知，並作出相應的操作，比如重連服務等等。

DeathRecipient的使用如下：

聲明DeathRecipient對象，實現其binderDied方法，當binder死亡時，會回調binderDied方法；

給Binder對象設置DeathRecipient對象。

在客戶端MainActivity聲明DeathRecipient：

Binder中兩個重要方法：

linkToDeath -> 設置死亡代理 DeathRecipient 對象；

unlinkToDeath -> Binder死亡的情況下，解除該代理。

此外，Binder中的isBinderAlive也可以判斷Binder是否死亡。

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許可權驗證

就算是公交車，上車也得嘀卡對不，如果希望我們的服務進程不想像公交車一樣誰想上就上，那麼我們可以加入許可權驗證。

介紹兩種常用驗證方法：

在服務端的onBind中校驗自定義permission，如果通過了我們的校驗，正常返回Binder對象，校驗不通過返回null，返回null的情況下客戶端無法綁定到我們的服務；

在服務端的onTransact方法校驗客戶端包名，不通過校驗直接return false，校驗通過執行正常的流程。

自定義permission，在Androidmanifest.xml中增加自定義的許可權：

服務端檢查許可權的方法：

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根據不同進程，做不同的初始化工作

相信前一兩年很多朋友還在使用Android-Universal-Image-Loader來載入圖片，它是需要在Application類進行初始化的。打個比如，我們用它來載入圖片，而且還有一個圖片選擇進程，那麼我們希望分配更多的緩存給圖片選擇進程，又或者是一些其他的初始化工作，不需要在圖片選擇進程初始化怎麼辦？

這裡提供一個簡單粗暴的方法，博主也是這麼乾的…直接拿到進程名判斷，作出相應操作即可：

每個進程創建，都會調用Application的onCreate方法，這是一個需要注意的地方，我們也可以根據當前進程的pid，拿到當前進程的名字去做判斷，然後做一些我們需要的邏輯，我們這個例子，拿到的兩個進程名分別是：

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總結

多進程app可以在系統中申請多份內存，但應合理使用，建議把一些高消耗但不常用的模塊放到獨立的進程，不使用的進程可及時手動關閉；

實現多進程的方式有多種：四大組件傳遞Bundle、Messenger、AIDL等，選擇適合自己的使用場景；

Android中實現多進程通訊，建議使用系統提供的Binder類，該類已經實現了多進程通訊而不需要我們做底層工作；

多進程應用，Application將會被創建多次；

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結語

這篇文章斷斷續續寫了很久，而且我相信真正使用起來的同學可能不多，選擇這樣一個話題我是吃力不討好… 但是我還是希望可以在這裡提供一個完整的解決方案給大家。簡單的多進程使用，而且效果顯著的，比如把圖片選擇和WebView配置到獨立的進程，這個我希望可以大家行動起來。這篇文章的知識點非常多，理解起來可能不是太容易，如果有興趣，我建議你手動去寫一下，然後不理解的地方，打斷點看看是什麼樣的運行步驟。

對於面試的同學，如果在面試過程中說到多進程，跟面試官聊得開，估計也是能加點分的，或者在實際工作中，一些使用多進程可以更好地解決問題的地方，你可以在會議中拍桌猛起，跟主管說：「我有一個大膽的想法…」，這樣裝逼也不錯（當然，被炒了的話就不關我的事了…）

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